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Dokumentenidentifikation DE102005042784A1 01.02.2007
Titel Ventilanordnung und Kühlvorrichtung
Anmelder Bosch Rexroth Aktiengesellschaft, 70184 Stuttgart, DE
Erfinder Köckemann, Albert, Dr., 97816 Lohr, DE;
Liebler, Gerold, 97828 Marktheidenfeld, DE;
Neumann, Joachim, 97816 Lohr, DE
Vertreter WINTER, BRANDL, FÜRNISS, HÜBNER, RÖSS, KAISER, POLTE, Partnerschaft, 80336 München
DE-Anmeldedatum 08.09.2005
DE-Aktenzeichen 102005042784
Offenlegungstag 01.02.2007
Veröffentlichungstag im Patentblatt 01.02.2007
IPC-Hauptklasse F16K 49/00(2006.01)A, F, I, 20051017, B, H, DE
Zusammenfassung Offenbart sind eine elektrohydraulische Ventilanordnung mit einem Ventilgehäuse und zumindest einem Elektronikgehäuse zur Aufnahme von elektronischen Bauteilen zur Steuerung des Ventils (On Board-Elektronik) und eine Kühlvorrichtung für eine derartige Ventilanordnung. Erfindungsgemäß hat die Ventilanordnung ein von einem Kühlmittel durchströmtes oder thermoelektrisch wirkendes Kühlelement, das in thermischem Kontakt mit dem Elektronikgehäuse steht.

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft eine Ventilanordnung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 und eine Kühlvorrichtung nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 18.

Eine derartige Ventilanordnung ist beispielsweise aus der DE 195 30 935 C2 bekannt. Bei dieser herkömmlichen elektrohydraulischen Ventilanordnung erfolgt die Betätigung eines Steuerkolbens über ein oder zwei Betätigungsmagnete, die über eine Ansteuerelektronik in Abhängigkeit von Steuersignalen einer Steuereinheit angesteuert werden. Die Ansteuerelektronik und ein induktiver Wegaufnehmer zur Lageerfassung des Steuerkolbens sind bei derartigen Ventilen in einem Elektronikgehäuse aus Kunststoff integriert (On Board-Elektronik), das über zwei rechtwinklig zueinander verlaufende Anlageflächen an dem Ventilgehäuse anliegt und auf diesem befestigt ist. In dem Elektronikgehäuse ist eine mit elektronischen Bauteilen der Ansteuerelektronik bestückte Leiterplatte angeordnet, die zur Verbesserung der Wärmeabfuhr an einem Sockel eines aus gut wärmeleitendem Material bestehenden Abschlussdeckels des Elektronikgehäuses befestigt ist. Weitere elektronische Leistungsbauelemente der Ansteuerelektronik, wie beispielsweise Leistungstransistoren, sind zur verbesserten Wärmeabführung direkt auf dem Sockel des Abschlussdeckels befestigt. Der Abschlussdeckel ist abschnittsweise mit Kühlrippen versehen, die durch passive, thermische Konvektion mit der Umgebungsluft die Kühlwirkung des Abschlussdeckels verbessern.

Nachteilig bei derartigen Ventilanordnungen ist, dass die Wärmeabfuhr über den Abschlussdeckel, insbesondere bei hohen Umgebungstemperaturen, beispielsweise in warmen Ländern oder im Warmbereich von Arbeitsmaschinen, sowie durch eine verringerte Kühlluftzufuhr, beispielsweise aufgrund von Schallschutzgehäusen nicht ausreicht, um die elektronischen Bauteile der Ansteuerelektronik ausreichend zu kühlen und es aufgrund der hohen Betriebstemperaturen zu einem fehlerhaften Arbeiten und einer verkürzten Lebensdauer der Elektronikbauteile bis hin zum Ausfall der Ansteuerelektronik kommen kann.

Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine elektrohydraulische Ventilanordnung zu schaffen, bei der eine verbesserte Kühlung der elektronischen Bauteile ermöglicht ist.

Diese Aufgabe wird durch eine Ventilanordnung mit der Merkmalskombination des Anspruchs 1 und durch eine Kühl- vorrichtung für derartige Ventilanordnungen mit den Merkmalen des Anspruchs 18 gelöst.

Die erfindungsgemäße elektrohydraulische Ventilanordnung hat ein Ventilgehäuse und zumindest ein Elektronikgehäuse zur Aufnahme von elektronischen Bauteilen zur Steuerung des Ventils (On Board-Elektronik). Erfindungsgemäß ist ein aktives, d.h. von einem Kühlmittel durchströmtes oder thermoelektrisch wirkendes Kühlelement zur Kühlung der elektronischen Bauteile vorgesehen, das in thermischem Kontakt mit dem Elektronikgehäuse steht.

Eine erfindungsgemäße Kühlvorrichtung für eine elektrohydraulische Ventilanordnung hat ein Kühlelement und zumindest ein Halteelement zum Befestigen des Kühlelements an einem Elektronikgehäuse des Ventils. Erfindungsgemäß hat die Kühlvorrichtung ein von einem Kühlmittel durchströmtes oder thermoelektrisch wirkendes Kühlelement, das in thermischem Kontakt mit dem Elektronikgehäuse steht. Die Kühlvorrichtung kann als Nachrüstbausatz an bestehenden Ventilen befestigt werden.

Aufgrund der aktiven Kühlung des Elektronikgehäuses über das von Kühlmittel durchströmte oder thermoelektrisch wirkende Kühlelement wird die Wärmeabfuhr, gegenüber dem Stand der Technik gemäß der DE 195 30 935 C2 mit passiver Konvektionskühlung, durch die Umgebungsluft wesentlich erhöht, so dass auch bei hohen Umgebungstemperaturen und verringerter Kühlluftströmung eine ausreichende Kühlung des Elektronikgehäuses und der Elektronikbauteile gewährleistet ist. Dadurch wird die Betriebstemperatur der Ansteuerelektronik gesenkt, so dass ein temperaturbedingtes Fehlverhalten der elektronischen Bauteile bei erhöhter Lebensdauer der Ansteuerelektronik verhindert wird.

Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung hat das Kühlelement zumindest ein thermoelektrisches Peltier-Element. Dieses besteht beispielsweise aus zwei dünnen keramischen Platten zwischen denen abwechselnd p- und n-dotierte Halbleitermaterialien in einer Serienschaltung angeordnet sind. Durch Anlegen einer Gleichspannung wird aufgrund der Serienschaltung aus zwei Materialien mit verschiedenen Niveaus in der thermoelektrischen Spannungsreihe eine der Keramikplatten gekühlt und die andere erwärmt, so dass ein Temperaturgefälle zwischen den Keramikplatten entsteht (Peltier-Effekt). Derartige thermoelektrische Peltier-Elemente erreichen hohe Temperaturdifferenzen (bis 70°C) bei guten Wirkungsgraden und sind aufgrund fehlender beweglicher Bauteile im Betrieb geräuschlos und wartungsfrei. Durch thermischen Kontakt der gekühlten Keramikplatte mit dem Elektronikgehäuse kann die entstehende Wärmemenge der elektronischen Bauteile abgeführt und dadurch die Temperatur der Ansteuerelektronik gesenkt werden.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführung der Erfindung ist das Kühlelement eine fluidgekühlte Kühlplatte. Aufgrund der thermischen Konvektion des Fluides, beispielsweise Wasser, Öl oder Luft, wird über die Kühlplatte in Abhängigkeit der Kühlmittelart und dessen Strömungsgeschwindigkeit eine hohe Wärmemenge von dem Elektronikgehäuse abgeführt und dadurch die Ansteuerelektronik definiert gekühlt.

Die Kühlplatte hat vorzugsweise zumindest einen Kühlkanal, der über Kühlmittelanschlüsse an einen Kühlkreislauf anschließbar und über diesen mit dem Kühlmittel, beispielsweise Wasser, versorgbar ist.

Als besonders vorteilhaft hat es sich erwiesen, wenn die Kühlplatte zwei im Wesentlichen parallele Bohrungen aufweist, die über eine etwa senkrecht zu diesen verlaufende Querbohrung miteinander verbunden sind und einen etwa U-förmigen Kühlkanal in der Kühlplatte ausbilden, der über zwei Kühlmittelanschlüsse mit Kühlmittel versorgbar ist. Der von den Bohrungen gebildete Kühlkanal ist gegenüber einem im Gußverfahren hergestellten Kühlkanal fertigungstechnisch einfach herstellbar.

Gemäß einer Variante der Erfindung sind in die Kühlplatte zwei schräg zueinander angestellte, miteinander verbundene Bohrungen eingebracht, die einen etwa V-förmigen Kühlkanal in der Kühlplatte ausbilden. Hierzu sind lediglich zwei Bohrungen erforderlich, so dass die Herstellung des Kühlkanals weiter vereinfacht ist.

Vorzugsweise ist das Kühlelement über eine Anlagefläche zumindest abschnittsweise mit einer Seitenfläche des Elektronikgehäuses unmittelbar oder über ein Wärmeleitmedium, insbesondere eine Wärmeleitpaste in Anlage gebracht. Dadurch wird die Wärmeübertragung zwischen dem Kühlelement und dem Elektronikgehäuse weiter verbessert.

Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist das Kühlelement über zumindest ein Halteelement mit dem Elektronikgehäuse und/oder dem Ventilgehäuse verbunden.

Erfindungsgemäß wird es bevorzugt, wenn das Halteelement eine das Elektronikgehäuse und das Kühlelement übergreifende Halteplatte ist.

Die Halteplatte ist vorzugsweise einerseits über zumindest ein Befestigungselement, insbesondere eine Schraube, mit einem Abschlussdeckel des Elektronikgehäuses und andererseits mit einer Stirnfläche des Kühlele- ments verbunden und trägt dieses.

Die Halteplatte weist bei einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ein Bohrungssystem mit zueinander versetzt angeordneten Bohrungen zur variablen Positionierung des Kühlelements an dem Elektronikgehäuse auf. Aufgrund der versetzt angeordneten Befestigungsbohrungen kann das Kühlelement auf beiden Seiten des Elektronikgehäuses montiert und dadurch an die jeweiligen Einbaubedingungen des Ventils angepasst werden.

Das Kühlelement ist gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel über ein zusätzliches, als Haltelasche ausgebildetes Halteelement mit dem Ventilgehäuse verbunden. Die Haltelasche hat vorzugsweise an gegenüberliegenden Endabschnitten zwei im Wesentlichen senkrecht zueinander angeordnete Bohrungen zur Aufnahme von Befestigungselementen, insbesondere von Schrauben. Dadurch kann die Haltelasche an einem ersten Endabschnitt mit dem Ventilgehäuse und an einem zweiten Endabschnitt mit dem Kühlelement verbunden werden, so dass die Befestigung des Kühlelements an dem Elektronikgehäuse und dadurch die Wärmeübertragung zwischen Elektronikgehäuse und Kühlelement weiter verbessert sind.

Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist die Halteplatte zumindest abschnittsweise an die Kontur des Abschlussdeckels und/oder die Haltelasche zumindest abschnittsweise an die Kontur des Elektronikgehäuses angepasst. Durch die an die Kontur des Abschlussdeckels angepasste Halteplatte wird die Wärmeaustauschfläche vergrößert und dadurch die Wärmeleitung über den Abschlussdeckel zu dem Kühlelement erhöht, so dass die Kühlwirkung weiter verbessert ist.

Das Bohrungsbild der Halteelemente ist gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltungsform der Erfindung an das vorhandene Bohrungsbild des Ventilgehäuses und/oder des Abschlussdeckels angepasst. Vorzugsweise greifen die Befestigungselemente der Halteplatte und/oder der Haltelasche in bereits vorhandene Gewindebohrungen des Abschlussdeckels und des Ventilgehäuses ein, so dass die erfindungsgemäße Kühlvorrichtung bei minimalem fertigungstechnischem Aufwand an herkömmlichen Ventilen befestigbar ist.

Bei einer besonders kompakten Variante der erfindungsgemäßen Ventilanordnung ist das Kühlelement zumindest abschnittsweise innerhalb des Elektronikgehäuses angeordnet.

Erfindungsgemäß wird es besonders bevorzugt, das Kühlelement und/oder die Halteplatte aus einem Material mit hoher Wärmeleitfähigkeit, beispielsweise Aluminium auszubilden. Dadurch wird der thermische Wirkungsgrad des Kühlelements erhöht und die Wärmeabfuhr von dem Elektronikgehäuse verbessert.

Die Erfindung ist prinzipiell bei einer Vielzahl elektrohydraulischer Ventilanordnungen mit integrierten elektronischen Bauelementen zur Steuerung des Ventils (On Board-Elektronik), beispielsweise bei Regelventilen mit Ansteuerelektronik oder Pilotventilen von Regelpumpen mit integrierter Elektronik anwendbar. Das Hauptanwendungsgebiet der Ventilanordnung dürfte jedoch bei direktgesteuerten Regel-Wegeventilen mit integrierter Ansteuerelektronik liegen.

Sonstige vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand weiterer Unteransprüche.

Im Folgenden wird ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand schematischer Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

1 eine dreidimensionale Darstellung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Ventilanordnung mit Kühlelement;

2 eine Draufsicht der Ventilanordnung aus 1;

3 eine Seitenansicht der Ventilanordnung aus 1;

4 eine Einzeldarstellung der Haltelasche aus 3;

5 eine weitere Ansicht der Ventilanordnung aus 1 und

6 eine Schnittdarstellung der Kühlplatte aus 1.

Die Erfindung wird im Folgenden anhand eines direktgesteuerten 4/3-Regel-Wegeventils mit induktiver Wegrückführung erläutert.

1 zeigt eine dreidimensionale Darstellung einer direktgesteuerten 4/3-Regel-Wegeventilanordnung 1, die im Wesentlichen aus einem 4/3-Regel-Wegeventil 2, einer in einem Elektronikgehäuse 4 aus elektrisch isolierendem oder leitendem Kunststoff bzw. Metall integrierten Ansteuerelektronik zur Steuerung des Wegeventils 2 und einem ebenfalls in dem Elektronikgehäuse 4 angeordneten induktiven Wegaufnehmer (nicht dargestellt) besteht. An einer Stirnseite 8 eines im Wesentlichen rechteckigen Ventilgehäuses 6 des Wegeventils 2 ist ein elektrischer Betätigungsmagnet 12 zur Direktbetätigung des Steuerkolbens angeordnet, über den der Steuerkolben in Abhängigkeit von den elektrischen Steuersignalen der Ansteuerelektronik in seine Arbeitspositionen verschoben wird. Zur Energieversorgung und Zuführung der elektrischen Steuersignale sind an einer Schmalseite 16 des Elektronikgehäuses 4 eine elektrische Leitungsanschlusskupplung 18 und ein Anschlusskabel 20 vorgesehen. Das Elektronikgehäuse 4 ist über nicht dargestellte Befestigungselemente an dem Betätigungsmagnet 12 befestigt und stirnseitig über einen Abschlussdeckel 22 aus Aluminium verschlossen, der über Befestigungsschrauben 24 mit dem Elektronikgehäuse 4 verschraubt ist. In dem Elektronikgehäuse 4 sind auf einer mit dem Abschlussdeckel 22 thermisch leitend verbundenen Leiterplatte (nicht dargestellt) elektronische Bauteile der Ansteuerelektronik angeordnet. Weitere elektronische Leistungsbauteile, wie beispielsweise Leistungstransistoren, sind zur guten Wärmeabführung direkt auf einem nicht dargestellten Sockel des Abschlussdeckels 22 befestigt. Der Abschlussdeckel 22 ist abschnittsweise mit Kühlrippen 26 zur Vergrößerung der Wärmeaustauschfläche versehen, wobei die Wärme durch Konvektion abgeführt wird.

Erfindungsgemäß ist ein von einem Kühlmittel durchströmtes Kühlelement 28 zur Kühlung der elektronischen Bauteile vorgesehen, das in thermischem Kontakt mit dem Elektronikgehäuse 4 der Ventilanordnung 1 steht. Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist das Kühlelement 28 eine fluidgekühlte Kühlplatte 30 mit im Wesentlichen rechteckigem Querschnitt, die über eine Anlagefläche 32 mit einer Seitenfläche 34 des Elektronikgehäuses 4 in Anlage gebracht ist. Die Kühlplatte 30, im Folgenden anhand 6 näher beschrieben, hat einen Kühlkanal 36, der über zwei Kühlmittelanschlüsse 38, 40 an einen Kühlkreislauf anschließbar und über diesen mit Kühlmittel versorgbar ist. Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel findet als Kühlmittel Wasser Verwendung. Über die Kühlplatte 30 wird in Abhängigkeit von der Strömungsgeschwindigkeit des Wassers in dem Kühlkanal 36 die Wärme, wie bei einem Wärmetauscher, über das Kühlmittel abgeführt, wobei die Wärmeübertragungsfläche durch Anlage der Kühlplatte 30 an dem Elektronikgehäuse 4 relativ groß ist, so dass die elektronischen Bauteile ausreichend gekühlt werden.

Bei einer nicht dargestellten erfindungsgemäßen Variante der Ventilanordnung 1 ist ein thermoelektrisch wirkendes Peltier-Kühlelement zur Kühlung der elektronischen Bauteile vorgesehen, das in thermischem Kontakt mit dem Elektronikgehäuse 4 steht. Durch thermischen Kontakt der gekühlten Keramikplatte mit dem Elektronikgehäuse 4 kann die entstehende Wärmemenge der elektronischen Bauteile der Ansteuerelektronik abgeführt und dadurch die Temperatur in dem Elektronikgehäuse gesenkt werden.

Aufgrund der aktiven Kühlung des Elektronikgehäuses 4 über das von Kühlmittel durchströmte oder thermoelektrisch wirkende Kühlelement 28 wird die Wärmeabführungsrate, gegenüber dem Stand der Technik gemäß der DE 195 30 935 C2 mit lediglich passiver Konvektionskühlung durch die Umgebungsluft wesentlich erhöht, so dass auch bei hohen Umgebungstemperaturen und verringertem Kühlluftstrom eine ausreichende Kühlung der elektronischen Bauteile der Ansteuerelektronik gewährleistet ist. Dadurch wird die Betriebstemperatur der Ansteuerelektronik gesenkt und ein temperaturbedingtes Fehlverhalten der Elektronik sowie eine Lebenszeitverkürzung der elektronischen Bauteile wirkungsvoll verhindert. Zur Verbesserung der Wärmeleitung und dadurch der Wärmeabführung kann zwischen dem Elektronikgehäuse 4 und dem Kühlelement 28 ein Wärmeleitmedium, beispielsweise eine Wärmeleitpaste, eingebracht sein.

Die Kühlplatte 30 ist über ein Halteelement 42 mit dem Abschlussdeckel 22 des Elektronikgehäuses 4 verschraubt. Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel ist das Halteelement 42 als eine das Elektronikgehäuse 4 und die Kühlplatte 30 übergreifende Halteplatte 44 mit im Wesentlichen rechteckförmigem Querschnitt ausgebildet, die einerseits über eine Schraube 46 mit dem Abschlussdeckel 22 des Elektronikgehäuses 4 und andererseits über zwei Befestigungsschrauben 48, 50 mit einer Seitenfläche 52 der Kühlplatte 30 verschraubt ist und dadurch die Kühlplatte 30 an dem Elektronikgehäuse 4 fixiert. Zur Befestigung der Kühlplatte 30 an der Halteplatte 44 sind in der Seitenfläche 52 der Kühlplatte 30 sechs Gewindebohrungen 54 eingebracht (in 1 sind vier der Gewindebohrungen 54 von der Halteplatte 44 verdeckt), von denen jeweils zwei mit den beiden Befestigungsschrauben 48, 50 der Halteplatte 44 in Eingriff gebracht sind. Durch dieses Bohrungsmuster kann die Kühlplatte 30 auf beiden Seiten der Ventilanordnung 1 angebracht und die axiale Positionierung der Kühlplatte 30 gegenüber dem Elektronikgehäuse 4 variiert werden. Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel wird zur Befestigung der Halteplatte 44 am Abschlussdeckel 22 eine bereits für eine Verschlussschraube eines zur Nullpunkteinstellung des Wegaufnehmers dienenden Potentiometers vorhandene Gewindebohrung (Panzergewinde) als Befestigungsbohrung verwendet. Zur Verbesserung der Wärmeabfuhr von dem Elektronikgehäuse 4 sind die Kühlplatte und die Halteplatte aus Aluminium ausgebildet.

Wie insbesondere 2 zu entnehmen ist, die eine Draufsicht der Ventilanordnung 1 aus 1 zeigt, hat die Halteplatte 44 ein Bohrungssystem 56 mit zueinander versetzt angeordneten Durchgangsbohrungen 58, 60 (die Durchgangsbohrung 60 ist von der Schraube 46 verdeckt) zur variablen Positionierung der Kühlplatte 30 an dem Elektronikgehäuse 4. Aufgrund der versetzt angeordneten Durchgangsbohrungen 58, 60 kann die Kühlplatte 30 an beiden Seiten des Elektronikgehäuses 4, d.h. auf der Seitenfläche 34 bzw. einer Seitenfläche 62 des Elektronikgehäuses 4 in Abhängigkeit der jeweiligen Einbaubedingungen der Ventilanordnung 1 an den vorhandenen Bohrungen der Abschlussdeckel montiert werden. Die Halteplatte 44 ist über eine Nut 64 (siehe 1), in die jeweils ein Vorsprung 66, 68 des Abschlussdeckels 22 eingreift, an die Kontur des Abschlussdeckels 22 des Elektronikgehäuses 4 angepasst. Durch eine plane Anlagefläche 70 in diesem Bereich des Abschlussdeckels 22 ist die Wärmeableitung von den elektronischen Bauteilen über den Abschlussdeckel 22 und die Halteplatte 44 zu der Kühlplatte 30 weiter verbessert. Das Bohrungsbild 56 der Halteplatte 44 ist an das vorhandene Bohrungsbild des Elektronikgehäuses 4 angepasst, so dass die Schraube 46 zur Befestigung der Halteplatte 44 in eine bereits vorhandene Gewindebohrung des Abschlussdeckels 22 eingreift. Dadurch kann die Kühlplatte 30 bei minimalem fertigungstechnischen Aufwand an dem herkömmlichen Wegeventil 2 befestigt werden.

Gemäß 3, die eine Seitenansicht der Ventilanordnung 1 aus 1 zeigt, ist die Kühlplatte 30 zusätzlich zu der Halteplatte 44 über ein als Haltelasche 72 ausgebildetes Halteelement 74 mit dem Betätigungsmagneten 12 verbunden. Hierzu hat die Haltelasche 72, wie insbesondere 4 zu entnehmen ist, an gegenüberliegenden Endabschnitten 76, 78 zwei senkrecht zueinander angeordnete Durchgangsbohrungen 80, 82 zur Aufnahme von Befestigungsschrauben 83, 84. Die Haltelasche 72 ist im Bereich der ventilseitigen Befestigungsbohrung 82 über einen Radius R an die Kontur des Elektronikgehäuses 4 angepasst. Aufgrund der senkrecht zueinander angeordneten Durchgangsbohrungen 80, 82 kann die Haltelasche 72 an dem Endabschnitt 78 mit dem Elektronikgehäuse 4 und an dem Endabschnitt 76 mit einer Seitenfläche 86 der Kühlplatte 30 verbunden werden, so dass die Befestigung der Kühlplatte 30 und dadurch die Wärmeübertragung zwischen dem Elektronikgehäuse 4 und der Kühlplatte 30 weiter verbessert sind. Das Bohrungsbild der Haltelasche 72 ist an das Bohrungsbild des Betätigungsmagneten 12 angepasst, so dass die Befestigungsschraube 83 der Haltelasche 72 durch den Betätigungsmagneten 12 hindurch in die bereits vorhandene Gewindebohrung des Ventilgehäuses 6 eingreift. Dadurch kann die Kühlplatte 30 bei minimalem fertigungstechnischem Aufwand an dem herkömmlichen Wegeventil 2 befestigt werden.

Wie 5 zu entnehmen ist, die eine Ansicht von unten der Ventilanordnung 1 aus 1 zeigt, sind zur Befestigung der Kühlplatte 30 über die Haltelasche 72 an dem Betätigungsmagnet 12 vier Gewindebohrungen 98 (zwei Gewindebohrungen 98 sind in 5 von der Haltelasche 72 verdeckt) in der Seitenfläche 86 der Kühlplatte 30 vorgesehen. Dadurch kann die Kühlplatte 30 auf beiden Seiten der Ventilanordnung 1 angebracht und die axiale Positionierung gegenüber dem Elektronikgehäuse 4 variiert werden.

Gemäß 6, die eine Schnittdarstellung der Kühlplatte 30 aus 1 zeigt, sind in eine Stirnfläche 88 der Kühlplatte 30 zwei parallele Sacklochbohrungen 90, 92 eingebracht, die über eine senkrecht zu diesen verlaufende, ebenfalls als Sacklochbohrung ausgebildete Querbohrung 94 miteinander verbunden sind und den etwa U-förmigen Kühlkanal 36 in der Kühlplatte 30 ausbilden, der über die zwei als Kühlmitteleinlass bzw. Kühlmittelauslass dienenden Kühlmittelanschlüsse 38, 40 mit Kühlmittel versorgbar ist. Die Querbohrung 94 ist über eine Verschlussschraube 96 (siehe 5) verschlossen. Die Ausbildung des Kühlkanals 36 aus den Sacklochbohrungen 90, 92, 94 ermöglicht eine einfache Bauteilgestaltung, so dass die Kühlplatte 30 fertigungstechnisch einfach herstellbar ist.

Die erfindungsgemäße Ventilanordnung 1 ist nicht auf das oben beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt. So kann beispielsweise jedes aus dem Stand der Technik bekannte Kühlmittel, insbesondere Öl zur Kühlung Verwendung finden, das eine ausreichende Wärmeabführung gewährleistet. Erfindungswesentlich ist, dass die elektronischen Bauteile der Ventilanordnung 1 mittels eines von einem Kühlmittel durchströmten oder thermoelektrisch wirkenden Kühlelements 28, das in thermischem Kontakt mit dem Elektronikgehäuse 4 steht, aktiv gekühlt werden.

Offenbart sind eine elektrohydraulische Ventilanordnung 1 mit einem Ventilgehäuse 6 und zumindest einem Elektronikgehäuse 4 zur Aufnahme von elektronischen Bauteilen zur Steuerung des Ventils 2 (On Board-Elektronik) und eine Kühlvorrichtung für eine derartige Ventilanordnung. Erfindungsgemäß hat die Ventilanordnung 1 ein von einem Kühlmittel durchströmtes oder thermoelektrisch wirkendes Kühlelement 28, das in thermischem Kontakt mit dem Elektronikgehäuse 4 steht.

1
Ventilanordnung
2
Wegeventil
4
Elektronikgehäuse
6
Ventilgehäuse
8
Stirnseite
12
Betätigungsmagnet
16
Schmalseite
18
Leitungsanschlusskupplung
20
Anschlusskabel
22
Abschlussdeckel
24
Befestigungsschraube
26
Kühlrippen
28
Kühlelement
30
Kühlplatte
32
Anlagefläche
34
Seitenfläche
36
Kühlkanal
38
Kühlmittelanschluss
40
Kühlmittelanschluss
42
Halteelement
44
Halteplatte
46
Schraube
48
Befestigungsschraube
50
Befestigungsschraube
52
Seitenfläche
54
Gewindebohrung
56
Bohrungssystem
58
Durchgangsbohrung
60
Durchgangsbohrung
62
Seitenfläche
64
Nut
66
Vorsprung
68
Vorsprung
70
Anlagefläche
72
Haltelasche
74
Halteelement
76
Endabschnitt
78
Endabschnitt
80
Durchgangsbohrung
82
Durchgangsbohrung
83
Befestigungsschraube
84
Befestigungsschraube
86
Seitenfläche
88
Seitenfläche
90
Sacklochbohrung
92
Sacklochbohrung
94
Querbohrung
96
Verschlussschraube
98
Gewindebohrung


Anspruch[de]
Elektrohydraulische Ventilanordnung (1) mit einem Ventilgehäuse (6) und zumindest einem Elektronikgehäuse (4) zur Aufnahme von elektronischen Bauteilen zur Steuerung des Ventils, gekennzeichnet durch ein von einem Kühlmittel durchströmtes oder thermoelektrisch wirkendes Kühlelement (28), das in thermischem Kontakt mit dem Elektronikgehäuse (4) steht. Ventilanordnung nach Patentanspruch 1, wobei das Kühlelement (28) zumindest ein Peltier-Element aufweist. Ventilanordnung nach Patentanspruch 1, wobei das Kühlelement (28) eine fluidgekühlte Kühlplatte (30) hat. Ventilanordnung nach Patentanspruch 3, wobei die Kühlplatte (30) zumindest einen Kühlkanal (36) aufweist, der über Kühlmittelanschlüsse (38, 40) an einen Kühlkreislauf anschließbar und über diesen mit dem Kühlmittel, insbesondere Wasser versorgbar ist. Ventilanordnung nach Patentanspruch 4, wobei die Kühlplatte (30) zwei im Wesentlichen parallele Bohrungen (90, 92) aufweist, die über eine etwa senkrecht zu diesen verlaufende Querbohrung (94) miteinander verbunden sind und den etwa U-förmigen Kühlkanal (36) in der Kühlplatte (30) ausbilden. Ventilanordnung nach Patentanspruch 4, wobei die Kühlplatte (30) zwei schräg zueinander angestellte, miteinander verbundene Bohrungen aufweist, die einen etwa V-förmigen Kühlkanal in der Kühlplatte (30) ausbilden. Ventilanordnung nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, wobei das Kühlelement (28) zumindest abschnittsweise innerhalb des Elektronikgehäuses (4) angeordnet ist. Ventilanordnung nach einem der Patentansprüche 1 bis 6, wobei das Kühlelement (28) mit einer Anlagefläche (32) unmittelbar oder über ein Wärmeleitmedium, insbesondere eine Wärmeleitpaste, an einer Seitenfläche (34) des Elektronikgehäuses (4) anliegt. Ventilanordnung nach Patentanspruch 8, wobei das Kühlelement (28) über zumindest ein Halteelement (42, 74) mit dem Elektronikgehäuse (4) und/oder dem Ventilgehäuse (6) verbunden ist. Ventilanordnung nach Patentanspruch 9, wobei das Halteelement (42) eine das Elektronikgehäuse (4) und das Kühlelement (28) übergreifende Halteplatte (44) ist. Ventilanordnung nach Patentanspruch 10, wobei die Halteplatte (44) einerseits über zumindest ein Befestigungselement (46), insbesondere eine Schraube, mit einem Abschlussdeckel (22) des Elektronikgehäuses (4) und andererseits mit einer Stirnfläche (52) des Kühlelements (28) verbunden ist und dieses trägt. Ventilanordnung nach Patentanspruch 10 oder 11, wobei die Halteplatte (44) ein Bohrungssystem (56) mit zueinander versetzt angeordneten Durchgangsbohrungen (58, 60) zur variablen Positionierung des Kühlelements (28) an dem Elektronikgehäuse (4) aufweist. Ventilanordnung nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, wobei das Kühlelement (28) über ein als Haltelasche (72) ausgebildetes Halteelement (74) mit dem Ventilgehäuse (6) oder einem Betätigungsmagnet (12) verbunden ist. Ventilanordnung nach einem der Patentansprüche 9 bis 12, wobei die Haltelasche (72) an gegenüberliegenden Endabschnitten (76, 78) zwei im Wesentlichen senkrecht zueinander angeordnete Bohrungen (80, 82) zur Aufnahme von Befestigungselementen (83, 84), insbesondere Schrauben aufweist. Ventilanordnung nach einem der Patentansprüche 10 bis 14, wobei die Halteplatte (44) an die Kontur des Abschlussdeckels (22) und/oder die Haltelasche (72) an die Kontur des Elektronikgehäuses (4) angepasst ist. Ventilanordnung nach einem der Patentansprüche 10 bis 15, wobei die Befestigungselemente (46, 83) der Halteplatte (44) und/oder der Haltelasche (72) in bereits vorhandene Gewindebohrungen des Abschlussdeckels (22) und/oder des Ventilgehäuses (6) eingreifen. Ventilanordnung nach einem der Patentansprüche 10 bis 16, wobei das Kühlelement (28) und/oder die Halteplatte (44) aus einem Material mit hoher Wärmeleitfähigkeit, insbesondere Aluminium ausgebildet sind. Ventilanordnung nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, wobei das Ventil (2) ein direktgesteuertes Wegeventil, insbesondere ein Pilotventil für ein mehrstufiges Ventil oder eine Regelpumpe ist. Kühlvorrichtung für eine elektrohydraulische Ventilanordnung (1), insbesondere nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, mit einem Kühlelement (28) und zumindest einem Halteelement (42, 74) zum Befestigen des Kühlelements (28) an einem Elektronikgehäuse (4) der Ventilanordnung (1), wobei die Kühlvorrichtung ein von einem Kühlmittel durchströmtes oder thermoelektrisch wirkendes Kühlelement (28) aufweist, das in thermischem Kontakt mit dem Elektronikgehäuse (4) steht.






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